Etude de lasers à colorants solides et accordables préparés par procédé sol-gel

Abstract

Nous avons étudié les effets laser des molécules organiques incorporées dans des matrices solides obtenues par procédé sol-gel. Les résultats auxquels nous sommes arrivés montrent que la construction de laser à colorant solides impulsionnels et accordables dans l’intervalle de longueur d’onde 560-650 nm, est enfin arrivée à maturité. Le procédé sol-gel permet la transformation d’une solution appelée « sol » en un gel solide et poreux appelé « xérogel », par polymérisation inorganique de précurseurs tels : Si(Or)₄. Le sol initial est dopé avec des molécules organiques qui sont piégées dans les pores du réseau polymérique du matériau après gélification. Avec un choix judicieux du colorant :pyrrométhéne, et de la matrice hôte appropriée MTEOS , préparée par procédé sol-gel, et en respectant les conditions de séchage des xérogels, on est arrivé à des performances en termes de durées de vie et de rendements de l’effet laser des échantillons qui sont actuellement au premier rang mondial, relativement aux travaux réalisés dans d’autres laboratoires. La qualité spatiale de l’émission laser des échantillons en pompage mono coup est parfaitement celle d’un faisceau gaussien. Cette qualité est aussi bonne en pompage régulier, et on pense la maintenir pour toute la durée de l’émission laser des échantillons en déplaçant ces derniers à une vitesse assez rapide par rapport à la cadence de pompage utilisée. Nous avons suspecté l’influence possible de l’atmosphère dans laquelle des échantillons sont préparés, séchés et étudiés. Il a été alors possible d’améliorer considérablement les durées de vie de l’effet laser des échantillons en retirant l’oxygène emprisonné dans les matériaux de synthèse classique donc préparés en présence d’oxygène par dégazage sous vide suivi d’une conservation sous atmosphère d’azote. Les performances des effets laser mesurées sur des échantillons préparés en absence d’oxygène et séchés sous une atmosphère d’azote sont aussi bonnes que celles obtenues sur les matériaux dégazés. Les échantillons préparés en absence d’oxygène ou de préparation classique et dégazés voient l’oxygène rediffuser à l’intérieur quand ils sont exposés à l’air libre, ce qui a pour cause de faire chuter la durée de vie de leur émission laser. Des mesures de photostabilité ont permis de monter que la présence de l’oxygène dans les xérogels dopés accéléré la dégradation des molécules organiques, et qu’un gain en photostabilité supérieur à 30 est obtenu sur un échantillon préparé en absence d’oxygène et mis dans une capsule saturée en azote, par rapport au même échantillon étudié à l’air libre. Avec les molécules de colorant laser, il peut donc être conclu, que l’utilisation du milieu à gain pour réaliser des lasers à colorant impulsionnels et accordables, reconnue en phase liquide, doit pouvoir être transférée à ces milieux solides, beaucoup plus faciles d’utilisation. Un transfert de technologie relatif à ce travail est en cours de concrétisation.